2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业17圆周运动

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业17圆周运动，共6页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。

1．[2022·浙江6月]下列说法正确的是( )
A．链球做匀速圆周运动过程中加速度不变
B．足球下落过程中惯性不随速度增大而增大
C．乒乓球被击打过程中受到的作用力大小不变
D．篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向无关
2．如图为车牌自动识别系统的直杆道闸，离地面高为1m的细直杆可绕O在竖直面内匀速转动．汽车从自动识别线ab处到达直杆处的时间为3.3s，自动识别系统的反应时间为0.3s；汽车可看成高1.6m的长方体，其左侧面底边在aa′直线上，且O到汽车左侧面的距离为0.6m，要使汽车安全通过道闸，直杆转动的角速度至少为( )
A．eq \f(π,4)rad/sB．eq \f(3π,4)rad/s
C．eq \f(π,6)rad/sD．eq \f(π,12)rad/s
3.
如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直．当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是( )
A．当转盘匀速转动时，物块P所受摩擦力方向为c方向
B．当转盘匀速转动时，物块P不受转盘的摩擦力
C．当转盘加速转动时，物块P所受摩擦力方向可能为a方向
D．当转盘减速转动时，物块P所受摩擦力方向可能为b方向
4.
(多选)如图所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动．已知图中双向四车道的总宽度为15m，内车道边缘间最远的距离为150m．假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7.g取10m/s2.则汽车的运动过程中( )
A．只受重力和地面支持力的作用
B．所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供
C．所受的合力可能为零
D．速度不能超过3eq \r(70)m/s
5．如图为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴接重物，当车轮高速旋转时，LED灯就会发光．下列说法正确的是( )
A．安装时A端比B端更远离圆心
B．高速旋转时，重物由于受到离心力的作用拉伸弹簧从而使触点接触，电路导通，LED灯发光
C．增大重物质量可使LED灯在较低转速下也能发光
D．匀速行驶时，若LED灯转到最低点时能发光，则在最高点时也一定能发光
6．(多选)如图所示，两个圆锥形容器内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，两个圆锥形容器的母线与竖直方向夹角分别为30°和60°，有A、B两个完全相同的小球在两容器内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A．A、B球受到的支持力之比为eq \r(3)∶3
B．A、B球的向心力之比为eq \r(3)∶1
C．A、B球运动的角速度之比为3∶1
D．A、B球运动的线速度之比为1∶1
7.
列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为α(α很小，可近似认为tanα≈sinα)，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用
B．列车过转弯处的速度v＝eq \r(\f(gRh,d))时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨
C．列车过转弯处的速度vD．若减小α角，可提高列车安全过转弯处的速度
8.
[2023·河南名校一测](多选)如图所示，现有一根不可伸长的轻质细线，线长L＝0.5m.线的一端固定于O点，另一端系着质量m＝1kg的可视为质点的小球，O点距地面的距离为1m，如果使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运动，当细线承受的拉力为12.5N时，细线恰好断裂，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，则( )
A．当细线承受的拉力恰为最大时，线与水平方向的夹角为37°
B．当细线承受的拉力恰为最大时，小球的角速度为5rad/s
C．线断裂后，小球做平抛运动的初速度大小为1.5m/s
D．线断裂后，小球落地点与悬点的水平距离为0.3m
能力提升练
9.
(多选)卡文迪什扭秤实验利用平面镜反射实现了对微小转动的放大．如图所示，一平面镜位于O点，O点到竖直墙壁的距离为d，P为墙上一点．OP垂直于墙壁，平面镜正在绕过O点垂直于纸面的轴以角速度ω匀速顺时针旋转．激光笔从某一固定的位置发出激光射向O点，激光经平面镜反射后在墙上形成光斑Q.OPQ始终在同一竖直平面内，关于光斑Q的速度v，下列说法正确的是( )
A．当Q与P重合时，v＝ωd
B．当Q与P重合时，v＝2ωd
C．当Q到P的距离为d时，v＝2eq \r(2)ωd
D．当Q到P的距离为d时，v＝4ωd
10.
[2022·河北卷](多选)如图，广场水平地面上同种盆栽紧密排列在以O为圆心、R1和R2为半径的同心圆上，圆心处装有竖直细水管，其上端水平喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度均可调节，以保障喷出的水全部落入相应的花盆中．依次给内圈和外圈上的盆裁浇水时，喷水嘴的高度、出水速度及转动的角速度分别用h1、v1、ω1和h2、v2、ω2表示．花盆大小相同，半径远小于同心圆半径，出水口截面积保持不变，忽略喷水嘴水平长度和空气阻力，下列说法正确的是( )
A．若h1＝h2，则v1∶v2＝R2∶R1
B．若v1＝v2，则h1∶h2＝R eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ∶R eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2))
C．若ω1＝ω2，v1＝v2，喷水嘴各转动一周，则落入每个花盆的水量相同
D．若h1＝h2，喷水嘴各转动一周且落入每个花盆的水量相同，则ω1＝ω2
11.
如图，半径为R的半球形容器固定在水平转台上，转台绕过容器球心O的竖直轴线以角速度ω匀速转动，质量相等的小物块A、B随容器转动且相对器壁静止．A、B和球心O点连线与竖直方向的夹角分别为α、β，且α>β，则下列说法正确的是( )
A．A的向心力等于B的向心力
B．A、B受到的摩擦力可能同时为0
C．若ω缓慢增大，则A、B受到的摩擦力一定都增大
D．若A不受摩擦力，则B受沿容器壁向下的摩擦力
课时分层作业（十七）
1．解析：链球做匀速圆周运动过程中加速度的方向时刻改变，选项A错误；物体的惯性只与物体的质量有关，故足球下落过程中惯性不随速度增大而增大，选项B正确；乒乓球被击打过程中受到的作用力大小在变化，选项C错误；篮球飞行过程中受到空气阻力的方向与速度方向相反，选项D错误．
答案：B
2．解析：由题意可知，在3.3s－0.3s＝3.0s的时间内，横杆上距离O点0.6m的点至少要抬高1.6m－1.0m＝0.6m，即横杆至少转过eq \f(π,4)，则角速度ω＝eq \f(θ,t)＝eq \f(π,12)rad/s，故选D.
答案：D
3．解析：当转盘匀速转动时，物块P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力，故摩擦力方向沿c方向指向圆心O点，A正确，B错误；当转盘加速转动时，物块P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a方向的切向力，使线速度大小增大，故物块P所受摩擦力方向在a、c方向之间，即物块P所受摩擦力方向不可能为a方向，C错误；当转盘减速转动时，物块P做减速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有沿与a方向相反的切向力，使线速度大小减小，即物块P所受摩擦力方向可能为d方向，不可能为b方向，D错误．
答案：A
4．解析：汽车在水平面内做匀速圆周运动，合外力提供向心力，且始终指向圆心，则静摩擦力提供向心力，所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供，故A、C错误，B正确；汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7，即f＝0.7mg，根据牛顿第二定律有f＝meq \f(v2,r)，当r最大时，有最大速度v，r＝eq \f(1,2)×150m＋15m＝90m，解得v＝3eq \r(70)m/s，故D正确．
答案：BD
5．解析：要使物体做离心运动，MN接触，则安装A端靠近圆心，故A错误；转速越大，所需要的向心力越大，弹簧拉伸越长，MN接触就会发光，不能说物体受到离心力，故B错误；在最低点时F1－mg＝mω2r.解得ω＝eq \r(\f(F,mr)－\f(g,r))增大质量，可以使LED灯在较低转速下也能发光，C正确；在最高点时F2＋mg＝mω2r，匀速行驶时，最低点弹簧弹力大于最高点弹簧弹力，因此最高点不一定发光，故D错误．
答案：C
6．解析：设小球受到的支持力为FN，向心力为F，则有FNsinθ＝mg，FNA∶FNB＝eq \r(3)∶1，选项A错误；F＝eq \f(mg,tanθ)，FA∶FB＝3∶1，选项B错误；小球在两容器内壁等高处做圆周运动，则半径R＝htanθ，RA∶RB＝1∶3，由F＝mω2R得ωA∶ωB＝3∶1，选项C正确；由v＝ωR得vA∶vB＝1∶1，选项D正确．
答案：CD
7．解析：列车以规定速度转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；当重力和支持力的合力提供向心力时，则meq \f(v2,R)＝mgtanα＝mgeq \f(h,d)，解得v＝eq \r(\f(gRh,d))，列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；列车过转弯处的速度v答案：B
8．解析：
当细线承受的拉力恰为最大时，对小球受力分析如图所示．竖直方向上有Fcsθ＝mg，解得θ＝37°，则线与水平方向的夹角为53°，故A错误；当线承受的拉力最大时，小球做圆周运动的向心力为F向＝mgtan37°＝mω2Lsin37°，解得ω＝5rad/s，故B正确；线断裂后，小球做平抛运动，则其平抛运动的初速度为v0＝ωLsin37°＝1.5m/s，故C正确；小球水平抛出后，竖直方向有y＝h－Lcs37°＝eq \f(1,2)gt2，水平方向有x＝v0t，由几何关系得d＝eq \r(L2sin2θ＋x2)，联立解得d＝0.6m，故D错误．
答案：BC
9．解析：平面镜以角速度ω匀速旋转，反射光旋转的角速度为2ω，当Q与P重合时，v＝2ωd，A错误，B正确．当Q到P的距离为d时，反射光长度为eq \r(2)d，墙上光斑Q的速度v可分解为垂直于反射光方向的速度v1和沿着反射光方向的速度v2，则有v1＝vsin45°＝eq \f(\r(2),2)v，由圆周运动规律可知v1＝2eq \r(2)ωd，可得v＝4ωd，C错误，D正确．
答案：BD
10．解析：根据平抛运动的规律，h＝eq \f(1,2)gt2，R＝vt
解得R＝veq \r(\f(2h,g))
可知若h1＝h2，则v1∶v2＝R1∶R2
若v1＝v2，则h1∶h2＝R eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ∶R eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ，A错，B正确；
若ω1＝ω2，则喷水嘴各转动一周的时间相同，因v1＝v2，出水口的截面积相同，可知单位时间喷出水的质量相同，喷水嘴转动一周喷出的水量相同，但因内圈上的花盆总数量较小，可知得到的水量较多，C错误：设出水口横截面积为S0，喷水速度为v，若ω1＝ω2，则喷水管转动一周的时间相等，因h相等，则水落地的时间相等，则t＝eq \f(R,v)相等；在圆周上单位时间内单位长度的水量为Q0＝eq \f(vΔtS0,ωRΔt)＝eq \f(RS0,ωRt)＝eq \f(S0,ωt)＝eq \f(s0,ω\r(\f(2h,g)))相等，即一周中每个花盆中的水量相同，D正确．
答案：BD
11．解析：物块A的向心力FA＝mω2Rsinα，物块B的向心力FB＝mω2Rsinβ，由于α>β，因此A的向心力大于B的向心力，A错误；假设A、B所受摩擦力同时为零，对A进行受力分析可知FNAcsα＝mg，FNAsinα＝m（ω eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(A)) ）Rsinα，整理得ωA＝eq \r(\f(g,Rcsα))，同理可得ωB＝eq \r(\f(g,Rcsβ))，ωA≠ωB，假设不成立，因此两物块受到的摩擦力不可能同时为0，B错误；当角速度ω很小时，摩擦力可能沿半球形容器面向上，当角速度ω缓慢增大时，摩擦力先减小到零，再反向增大，C错误；若A不受摩擦力，此时有ω＝eq \r(\f(g,Rcsα))，B受到的向心力大小为FB＝eq \f(mgsinβ,csα)>mgtanβ，仅靠支持力的水平分力不足以提供向心力，因此B受到的摩擦力沿容器壁向下，D正确．
答案：D